Desain Sambungan Las Pengelasan TIG

Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008

2.2 Desain Sambungan Las

Desain sambungan las dan bentuk sambungan welding joint, serta bentuk dan ukuran alur las dalam konstruksi untuk merancang sambungan las adalah: 1. Persyaratan umum atau spesifikasi mutu kekuatan yang di inginkan. 2. Bentuk dan ukuran konstruksi las 3. Tegangan timbul akibat pengelasan residual stress, maupun tegangan yang diperhitungkan akan timbul akibat pemakaian pembebanan 4. Jenis proses las yang boleh dipakai Beberapa Standar telah mengatur jenis – jenis sambungan, ada sembilan jenis alur sambungan kampuh las yang utama seperti pada gambar 2.6 Gambar 2.6 Jenis-jenis Alur Sambungan Kampuh Las [4]

2.3 Pengelasan TIG

TIG Tungsten Innert Gas adalah suatu proses pengelasan busur listrik elektroda tidak terumpan, dengan menggunakan gas mulia sebagai pelindung terhadap pengaruh udara luar, Pada proses pengelasan TIG peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam induk. Pada jenis ini logam pengisi dimasukan kedalam daerah arus busur sehingga mencair dan terbawa ke logam induk. Las TIG dapat dilaksanakan secara manual atau secara otomatis dengan mengotomatisasikan cara pengumpanan logam pengisi. Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan, pertama kecepatan pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga penetrasi kedalam logam induk dapat diatur semaunya. Cara pengaturan ini memungkinkan las TIG dapat digunakan dengan memuaskan baik untuk pelat baja tipis maupun pelat yang tebal. Sedangkan untuk Aluminium karena permukaannya selalu dilapisi dengan oksida yang mempunyai titik cair yang tinggi, maka sebaiknya memakai arus bolak balik frekuensi tinggi. Sumber listrik yang digunakan untuk pengelasan TIG dapat berupa listrik DC atau listrik AC. Pada umumnya dalam proses pengelasan TIG sumber listrik yang digunakan mempunyai karakteristik yang lamban, sehingga dalam menggunakan listrik DC untuk memulai menimbulkan busur perlu ditambah dengan listrik AC frekuensi tinggi. Elektroda yang digunakan terbuat dari Wolfram murni atau paduan antara wolfram – torium, yang berbentuk batang dengan garis tengah antara 1,0 mm Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 sampai 4,8 mm. Gas yang dipakai untuk pelindung adalah gas Argon murni, karena pencampuran dengan O 2 atau CO 2 yang bersifat oksidator akan mempercepat keausan ujung elektroda. Skema las TIG seperti diperlihatkan pada gambar, 2.7. 2 Keterangan Gambar. 1. Gas Argon 2. Box Pengatur Suhu pengelasan 3. Saluran Elektroda 4. Saluran Gas 5. Penyuplai Air dingin 6. Saluran Work 7. Saluran Air keluar 8. Torch 9. Logam Pengisi 10. Logam induk 11. Tombol kaki Gambar 2.7 Skema Las TIG 1 10 7 9 8 5 4 3 6 11 Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 Penggunaan logam pengisi tidak ada batasnya, biasanya logam pengisi diambil logam yang mempunyai komposisi yang sama dengan logam induk. Penggunaan mesin las TIG untuk beberapa jenis logam dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Penggunaan Mesin Las TIG untuk beberapa logam [4] Logam Listrik AC Frekuensi tinggi. Listrik Dc polaritas lurus Listrik DC polaritas balik Baja Baja tahan karat Besi cor Aluminium dan Paduannya Magnesium dan Paduannya Tembaga dan Paduannya Aluminium brons Terbatas Tebatas Terbatas Sesuai Sesuai Terbatas Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai - - Sesuai Terbatas - - - dapat utk pelat tipis dapat untuk pelat tipis - - Sumber: Teknologi pengelasan logam 2.4 Metalurgi Las Pengelasan adalah proses penyambungan dengan menggunakan energi panas, karena proses ini maka logam disekitar lasan mengalami siklus termal cepat yang menyebabkan terjadinya perubahan – perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan – tegangan termal. Hal ini sangat erat hubunganya dengan ketangguhan, cacat las, retak dan lain sebagainya yang umumnya mempunyai pengaruh yang fatal terhadap keamanan dan konstruksi las Sibarani [5], Logam akan mengalami pengaruh pemanasan akibat pengelasan dan mengalami perubahan struktur mikro disekitar daerah lasan. Bentuk struktur Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 mikro bergantung pada temperatur tertinggi yang dicapai pada pengelasan, kecepatan pengelasan dan laju pendinginan daerah lasan. Daerah logam yang mengalami perubahan struktur mikro akibat mengalami pemanasan karena pengelasan disebut daerah pengaruh panas DPP, atau Heat Affected Zone. Harsono W [4], menjelaskan daerah lasan terdiri dari tiga bagian: 1. Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair kemudian membeku. 2. Fusion Line, garis penggabungan atau garis batas cair antara logam las dan logam Induk 3. Daerah pengaruh panas disebut HAZ Heat Affected Zone, adalah logam dasar yang bersebelahan dengan logam las selama pengelasan mengalami pemanasan dan pendinginan yang cepat Pembagian daerah lasan dapat dilihat pada gambar 2.8. 2 4 1 3 Keterangan: 1. Weld Metal Logam Las 2. Fusion Line Garis Penggabungan 3. H A Z Daerah Pengaruh Panas 4. Logam Induk Gambar 2.8 Pembagian Daerah Las Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 2.4.1 Siklus termal daerah las Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan pada daerah lasan, sebagai contoh dapat dilihat pada gambar. 2.9 dan gambar 2.10, menunjukan siklus termal daerah lasan. Pada gambar 2.9 dapat dilihat siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ dengan kondisi pengelasan tetap, sedangkan pada gambar 2.10 menunjukan siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda. Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur tertentu dari suatu siklus termal las sangat mempengaruhi kualitas sambungan, karena itu banyak sekali usaha-usaha pendekatan untuk menentukan lamanya waktu pendinginan tersebut. Struktur makro dan sifat mekanik dari daerah HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan dari temperatur 800 C sampai 500 C, sedangkan retak dingin dimana hidrogen memegang peranan penting terjadinya sangat tergantung oleh lamanya pendinginan dari temperatur 800 C sampai 300 C atau 100 C. Gambar 2.9 Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 2.10 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda 2.4.2 Ketangguhan daerah lasan Bila patah getas terjadi pada logam dengan daya tahan yang rendah, perpatahan tersebut dapat merambat dengan kecepatan sampai 200 mdetik, yang dapat menyebabkan kerusakan dalam waktu yang sangat singkat sekali. Dalam hal sambungan las patah getas ini menjadi lebih penting karena adanya faktor – faktor yang membantu seperti: konsentrasi tegangan, struktur tidak sesuai dan adanya cacat dalam lasan. Pengaruh struktur logam las terhadap ketangguhan pada dasarnya sama seperti pada batas las, tetapi pada logam las dalam proses pengelasan ini mencair dan kemudian membeku maka kemungkinan besar terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak homogen. 2.4.3 Ketangguhan logam las Logam las adalah logam yang dalam proses pengelasan mencair kemudian membeku, sehingga logam las ini banyak sekali mengandung oksigen dan gas – gas Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008 lain. Komposisi logam las sudah barang tentu tergantung daripada proses pengelasan tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya terdiri dari komponen logam induk dan komponen bahan las yang digunakan. Dalam menganalisa ketangguhan logam las harus diperhatikan pengaruh unsur lain yang terserap selama proses pengelasan, terutama oksigen, dan pengaruh dari struktur logam itu sendiri. Struktur logam daerah pengaruh panas atau HAZ berubah secara berangsur dari struktur logam induk ke struktur logam las, pada daerah HAZ dekat dengan daerah lebur, kristal tumbuh dengan cepat dan membentuk butir-butir kasar daerah ini dinamakan batas las. Didalam daerah pengaruh panas besar butir dan struktur berubah sesuai dengan siklus termal yang terjadi pada waktu pengelasan, karena siklus termal yang terjadi sangat komplek sehingga ketangguhannyapun semakin komplek. 2.4.4 Retak pada daerah las Retak las dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu retak dingin dan retak panas. Retak dingin adalah: retak yang terjadi di daerah las pada suhu dibawah suhu transformasi martensit M s yang tinggi nya kira – kira 300 C. Retak dingin dapat terjadi tidak hanya pada daerah HAZ, tetapi juga pada logam las. Sedangkan retak panas adalah retak yang terjadi pada suhu diatas 550 C, retak panas yang sering terjadi pada logam las karena pembekuan biasanya berbentuk retak kawah, dan retak memanjang. Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008

2.5 Aluminium